JPH07156181A - 発泡ポリスチレン成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 使用済の発泡成形品を再成形して融着率の高
い優れた品質の成形品を得、ポリスチレン発泡製品の再
利用を図る。 【構成】 ポリスチレン膜に対して極めて透過速度の小
さいガス（フロン、イソブタン、ペンタンなど）をその
気泡内に含むポリスチレン系発泡体を熱線などで裁断し
た角状小片を、多数の小孔を有する所望の金型に充填し
た後、スチームで加熱して角型小片を膨張させると共に
融着一体化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発泡ポリスチレン成形
体の製造方法に関する。特に、使用済みのポリスチレン
系押出発泡成形品の再利用に係わる。

【０００２】

【従来の技術】近年、スチレン系合成樹脂発泡体は食品
包装容器、家電製品・精密機器等の輸送時の緩衝梱包
材、住宅等の建築物の断熱材あるいは畳床の芯材などと
して広範囲に亘り使用されている。スチレン系合成樹脂
発泡体には、ビーズ発泡成形法によるものと押出発泡成
形法によるものとがある。前者では、ブタンなどの発泡
剤を含浸した直径１mm程度のポリスチレンの球状のビー
ズを蒸気で予備発泡し、熟成した後、この予備発泡され
たビーズを小孔を有する所望形状の金型に充填した後、
再度スチームにより加熱して二次発泡させると同時に融
着一体化させる方法である。一方、後者の方法は、高温
高圧下で原料のポリスチレンにブタン、フロンなどの発
泡剤を押出機中で混合し低圧帯に押出す方法である。

【０００３】一方、これら各種用途において使用後に発
生する廃プラスチックは発泡体であるために嵩が大きく
なり、廃棄物としての処理が難しく世界的な環境問題を
引き起こしている。また、限られた資源の使い捨てとし
て次第に大きな社会問題となり、再利用技術の開発が急
務となりつつある。スチレン系合成樹脂発泡体の再利用
の方法として下記の開示がある。

【０００４】（１）特開平４−３４８９１３号公報は発
泡成形品から粉砕品としたものを原料として型内で再成
形する方法とそれから得られる発泡プラスチック成形品
を開示している。実質融着率は１０％以下で、見かけ融
着率は１０％以上、低融着率であることを利用しての排
水材として利用できるとしている。 （２）特開平４−２７６４３２号公報はポリスチレン樹
脂の発泡成形体を小片に粉砕し、この小片にバインダを
添加して型内成形する方法およびそれから得られる成形
体を開示している。

【０００５】（３）特開平４−２７８３３４号公報は粉
砕小片をバインダーを用いて成形しこれを芯体とし、こ
の成形芯体の周辺を新たな発泡ポリスチレンで囲うこと
による成形体の製造方法を開示している。 （４）特開平４−１０８８３４号公報は発泡スチロール
成形品を細片状に裁断しこれを加圧気体下に保持して再
度発泡性を付与した後これを金型に充填し成形すること
により、梱包材、断熱材として再利用することを開示し
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記（１）の成形品は
低融着のため、脆い、機械的・物理的強度が弱い、外観
が悪いという欠点があり、したがって、排水材以外の他
の用途展開は制限される。（２）の方法では、粉砕品だ
けでは、融着が悪いのでバインダーを使っているため、
コストアップの原因となり、また外観の悪さは改善され
ない。

【０００７】（３）の方法はプロセスが複雑であり、ま
たコストアップの欠点がある。そこで、本願発明は、使
用済みの発泡成形品を再成形して融着率の高い優れた品
質の成形品を得、ポリスチレン発泡製品の再利用を有効
に図ることを目的とする。老成したスチレン系発泡粒子
をスチーム等で加熱した時再膨脹する理由は、気泡内に
閉じ込められたガスの膨脹と気泡内に侵入する水蒸気に
より気泡内圧力が高まる為とされている。従って、再膨
脹せしめる為に発泡粒子の独立気泡構造は必要欠くべか
らざる条件である。

【０００８】一方、通常、発泡プラスチック等の廃棄物
の回収に使用されるロータリーカッター方式の粉砕機で
得られる粉砕粒子は同装置内で激しい、剪断と摩擦によ
ってひきちぎられ、圧潰され半ば溶融し、独立気泡構造
を破壊された、従って密度の高い粒子と、かろうじて独
立気泡構造を有してはいるが大きさ、形の不揃いな発泡
体細片の混合物である。

【０００９】このような粉砕粒子を所望の金型に充填し
スチームにより加熱しても、再膨脹能力を示すのは独立
気泡構造を保持している細片のみであり、従って粒子間
の空隙を満たすに充分な膨脹は得られず、あるいは膨張
したとしてもその膨張は成形体の局部に限られるため
に、得られる発泡成形体の性状は粗悪なものである。更
に、上記粉砕粒子の大きさと形の不揃いはこれを所望の
金型に充填した際、空隙の増大をもたらし、これは上記
粉砕粒子の限られた再膨脹能力では埋め難い。

【００１０】従って、（１）〜（３）の方法により粒子
間融着のすぐれた発泡成形体は得られない。（４）の方
法は再膨張能力の乏しいポリスチレンビーズ成形品を独
立気泡を維持して裁断した小片を加圧気体下に保持する
ことによりその気泡内に気体を滲透せしめて加圧しこれ
によって再膨張能力を生み出すことが特徴である。これ
は同様に再膨張能力のないポリオレフィン系ビーズの成
形時に実用化されている技術の流れを汲むものである。
密度の小さい発泡体を裁断し小片にした時の見掛密度は
更に低下し、非常に董ばったものとなる。従ってこれを
加圧容器に充填し、加圧下に保持する為の容器は大きな
ものとならざるを得ず処理コストの増大はさけられな
い。

【００１１】

【課題を解決するための手段】これらの状況に鑑み本発
明者は鋭意種々の発泡体の再膨張能力を鋭意検討した結
果、一般に建築用断熱材として、特にすぐれた断熱性能
を長期にわたり安定に維持する為に熱伝導率の小さいい
わゆる断熱性ガスを含む発泡体を、その独立気泡を破壊
しないように裁断した小片は何等再膨脹能力を附与する
為の操作を加えずに通常のポリスチレンビーズ成形条件
により良好な発泡成形体を与えることを見出した。

【００１２】これは断熱性ガスを気泡内に保持している
所へ空気が究極１気圧の分圧になる迄滲透した結果充分
な再膨張能力を生み出しているものと推定される。こう
して、本発明によれば、建築用断熱材として製造された
押出発泡ポリスチレン、更に詳しくはすぐれた断熱特性
を与える為にフロンガス等の断熱性ガスをその気泡内に
含む発泡成形体を、その独立気泡構造を破壊しないよう
に角状小片に裁断し、これを所望形状の型内に充填し、
加熱して膨脹させると同時に融着一体化させる発泡成形
体の製造方法が提供される。

【００１３】すなわち、本発明によれば、ポリスチレン
系発泡成形体（独立気泡を含んでいる）を角状の小片に
裁断する。角状とは一般的には角柱状、サイコロ状など
が容易に形成可能であるが、必ずしもこれらに限定され
ず、裁断屑を発生させずに球状に近い多角形に裁断する
方法があれば、発泡ポリスチレンビーズのように金型充
填時の粒子間空げきは最小となり成形性は向上するであ
ろう。裁断角状小片のサイズは出来るだけ揃えたほうが
均一な成型品が得られやすい。

【００１４】角状小片の大きさは通常のポリスチレンビ
ーズ成形機に附属する空気輸送システムで操作出来るサ
イズであれば良い。しかしあまりにも小さい場合は、小
片の独立気泡に対し表面の開放気泡量が増大する結果、
再膨張能力が低下する。同様に熱線により裁断する場合
は熔融により失われる気泡が多くなり密度が増大する。

【００１５】裁断に当っては発泡成形体の独立気泡をで
きるだけ破壊しないようにするためナイフ、カッター、
鋸、熱線などを使用することができる。ポリスチレン系
発泡成形体としては断熱材、畳床の芯材として使用され
た物を回収利用してもよいが、全く新しい使用前の物で
もよい。通常、容器、緩衝梱包材はビーズ発泡ポリスチ
レンであり、断熱材、畳床の芯材は押出発泡ポリスチレ
ンである。

【００１６】通常、断熱材として使用される押出発泡ポ
リスチレンの気泡内には製造時に発泡剤として使用され
たフロンガス（特定または代替フロン）等のポリスチレ
ン膜に対して極めて透過速度の小さいガスを含むものが
多い。このフロンガス等は、長期に気泡内に残存してお
り、これが気泡内への空気の侵入と相俟って、成形時に
金型充填時の空間を充分に埋めるに必要な再膨脹能力を
発揮する。このようにポリスチレン膜に対して透過速度
が極めて小さいガスは、押出発泡成形法で好ましく用い
られる（樹脂中に混入される）もので、代表的にはフロ
ン（フロン１１，１２，１４２ｂ，１３４ａ，１４１ｂ
など）、イソ（ｉｓｏ）ブタン、ペンタンなどがある。

【００１７】一方、フロンガス等を使用しないで発泡成
形された押出発泡ポリスチレン、ビーズ発泡ポリスチレ
ンの製造後長期間を経過したものを裁断して得られた角
状小片ではごく限られた再膨脹能力しかない。一般的に
は、緩衝用発泡ポリスチレンビーズの製造後間もないも
のを角状小片に裁断して使用するよりも、建築用断熱材
として製造された押出発泡成形体の使用後に回収された
発泡体或いは加工場建築現場等で発生した端材を回収し
再び建築用材料として再生使用することにより本発明は
独特の再膨張能力に加えて、次のような効果を提供出来
る。

【００１８】すなわち、建築材料として定められた防炎
性（ＪＩＳでは燃焼性）を満足させる為に原料樹脂に添
加した高価な難燃剤の効果を再生発泡成形体は享受して
いる。本発明は以上単に原料であるポリスチレンを再生
利用することに止まらず高価な添加剤の効果も再利用す
る方法を提供するものであり、酸素指数等建築材料とし
ての規格も満たして居り、軽量盛土工向けの発泡体ブロ
ックとして好適である。

【００１９】本発明の成形には、通常の発泡ポリスチレ
ン粒子の成形装置がそのまま使用でき、且つ複雑な工程
を必要とせず、通常の発泡ポリスチレン粒子の成形条件
で成形できる利点がある。本発明の発泡成形体は発泡ポ
リスチレンの角状小片を融着一体化したものであるた
め、融着した小片の表面（界面）はなめらかな平面で構
成され、たとえ曲率を有していても平面的であって、粉
砕片の場合のように粗面（凹凸がはげしい）であった
り、空隙が多かったりしない特徴がある（図１、図２参
照）。

【００２０】

【作用】フロンなどの透過速度の極めて小さいガスをそ
の気泡内に有するポリスチレン系発泡成形体を角状小片
に裁断することにより、従来の粉砕の場合のように独立
気泡構造を破壊することがなく、また大きさや形状も所
望に制御することができるので、型内での再膨脹能力に
優れており、従って発泡力付与工程が必要なく、しかも
成型が容易であり、かつ、得られる成形品の融着率が高
く、機械的特性にも優れる。

【００２１】

【実施例】実施例１ 製造後６ヶ月を経過した気泡内部に残存発泡ガス「フロ
ン１４２ｂ」を含む押出発泡ポリスチレン「スタイロフ
ォーム」（商品名）を独立気泡構造を損なうこと無く熱
線にて、１辺が５〜７mmの角柱状の裁断角状小片に調製
した。この角状小片の再膨張能力を沸騰水中に水没させ
て調べた経過を図３に示す。

【００２２】これを原料として、通常の発泡ポリスチレ
ン粒子を成形する発泡成形装置の成形金型（サイズ：３
０×２５０×２５０mm）内に充填した。次で、通常の発
泡ポリスチレン粒子の成形条件を参考に１．１kg／cm²
のスチーム圧で２０秒間加熱し発泡成形体を得た。得ら
れた成形品は外観及び物性値とも目的とする性能を備え
ていた。本実施例の成形品の断面写真を図１に、また物
性値を表１に示す。

【００２３】なお、裁断角状小片の再膨脹倍率は最大
１．５倍であった。

【００２４】実施例２ 押出発泡ポリスチレンとして、約５年間使用された化学
畳「スタイロ畳」（商品名）の芯材を熱線カッターにて
独立気泡構造を損なうこと無く、１辺が５〜７mmの角柱
状の裁断角状小片に調製した。この角状小片の再膨張能
力を再膨脹倍率の測定結果として図３に示す。

【００２５】これを原料として実施例１に記載の方法に
て成形を行った。得られた成形品は外観及び物性値とも
目的とする性能を備えていた。なお、裁断角状小片の再
膨脹倍率は最大１．８倍であった。

【００２６】比較例１ 気泡内部に残存発泡ガスを含む押出発泡ポリスチレン
「スタイロフォーム」（商品名）を市販の発泡プラスチ
ック用粉砕機を使用し、３〜１５mm大の無定形な粉砕粒
を調製した。これを原料にして実施例１に記載の方法に
て成形を行った。

【００２７】得られた成形品は密度は高いが、融着率が
低いもので目的とする性能を満たしていなかった。特開
平４−３４８９１３号に開示された成形品と同等のもの
であった。本比較例の成形品の断面写真を図２に示す。

【００２８】比較例２ 緩衝包装材として使用されたビーズ発泡ポリスチレン成
形品を切削刃物にて、１辺が５〜７mmの角柱状の裁断角
状小片に調製した。これを原料として実施例１に記載の
方法にて成形を行った。得られた成形品は収縮気味で、
小片間に空隙が存在し、融着率が低いもので目的とする
性能を満たしていなかった。

【００２９】なお、裁断角状小片の再膨脹倍率は最大
１．２倍で成形時に必要とする膨脹能が足りないため目
的とする成形品が得られず、クラッキング率を上げても
芳しくなかった。以上の実施例、比較例で得られた成形
品の特性を表１に示すが、表中の融着性は成形品を割っ
たとき裁断粒より破壊した割合が５０％以上は○、２０
％以上は△、１０％以下は×とした。

【００３０】

【表１】

【００３１】なお、参考のため、実施例の発泡成形品の
製造工程を図４に示す。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば下記の如き効果がある。 （１）ポリスチレン発泡体の再利用を有効に図ることが
できる。 （２）再成形された発泡成形体は元の用途であった住宅
等の建築物の断熱材あるいは畳床の芯材として再利用で
きる。さらに、軟弱地盤への軽量埋土工あるいは軽量盛
土工または急傾斜地の軽量盛土工などのＥＰＳ工法のＥ
ＰＳブロックとして使用できる。（特公平３−４６９３
号参照） （３）発泡成形品を低コストで再成形して優れた品質の
成形品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の成形品の断面図である。

【図２】比較例の成形品の断面図である。

【図３】実施例および比較例のポリスチレン発泡品小片
の再膨張倍率を示す。

【図４】実施例の発泡成形品の製造工程を示す図であ
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリスチレン膜に対して極めて透過速度
   の小さいガスをその気泡内に含むポリスチレン系発泡体
   を熱線等により裁断した角状小片を多数の小孔を有する
   所望の金型に充填した後スチームにより加熱して角状小
   片を膨張させると共に融着一体化させる発泡成形体の製
   造方法。
2. 【請求項２】 極めて透過速度の小さいガスがフロン、
   ｉｓｏブタン、ペンタンである請求項１の製造方法。
3. 【請求項３】 ポリスチレン系発泡体が押出発泡ポリス
   チレンである請求項１の製造法。